(57)【要約】 【課題】偏心光学系を用いた背面投射型表示装置に、フレネルレンズと水平方向及び垂直方向のレンチキュラーレンズとを有する透過型スクリーンを設ける場合に、モアレの発生を抑制する。【解決手段】透過型スクリーンを、光源側，観測者側の２枚の部品５，７で構成する。部品５の光源側の面にフレネルレンズ５−１を設け、部品５の観測者側の面，部品７の光源側の面にそれぞれ垂直方向，水平方向のうちの一方ずつのレンチキュラーレンズ５−４，７−１を設ける。部品７のフレネルレンズ５−１寄りの位置に拡散層５−２を設ける。拡散層５−２を通過する散乱光のゲインがピークゲインの２分の１になる散乱角度θと、フレネルレンズ５−１のピッチｆｐと、拡散層５−２・レンチキュラーレンズ５−４間の光路長Ｌとを、θ≧ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）の関係にする。【選択図】図２
2007114401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の板状部品で構成されており、
前記２枚の板状部品のうち、光源側の板状部品は、光源側の面にフレネルレンズを有するとともに、観測者側の面に垂直方向レンチキュラーレンズ，水平方向レンチキュラーレンズのうちのいずれか一方のレンチキュラーレンズを有しており、
前記２枚の板状部品のうち、観測者側の板状部品は、光源側の面に、垂直方向レンチキュラーレンズ，水平方向レンチキュラーレンズのうち、前記光源側の板状部品が有していないほうのレンチキュラーレンズを有しており、
前記光源側の板状部品は、光源側の面の前記フレネルレンズと観測者側の面の前記レンチキュラーレンズとの間の、前記フレネルレンズ寄りの位置に拡散層を有しており、
前記拡散層を通過する散乱光の配光特性がピークゲインの２分の１になる散乱角度θと、前記フレネルレンズのピッチｆｐと、前記拡散層と観測者側の面の前記レンチキュラーレンズとの間の光路長Ｌとが、
θ≧ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）
の関係にあることを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２】
請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記角度θと、前記ピッチｆｐと、前記光路長Ｌとが、
ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）≦θ≦ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）＋０．２
の関係にあることを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項３】
請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記観測者側の板状部品は、観測者側の面に、アンチグレア層か、アンチリフレクション層か、アンチグレア層の機能とアンチリフレクション層の機能とを併有する層かのいずれかを有することを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項４】
請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記観測者側の板状部品は、光源側の面の前記レンチキュラーレンズよりも観測者側の位置に拡散層を有することを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項５】
請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記光源側の板状部品は、基板としてガラス板が用いられていることを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項６】
請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記光源側の板状部品，前記観測者側の板状部品は、基板としてそれぞれガラス板が用いられており、
前記光源側の板状部品と前記観測者側の板状部品とを隔てるスペーサーを有する
ことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項７】
映像光源から出射した映像光を、透過型スクリーンに背面から投射する光学系として、前記透過型スクリーンのスクリーン面の中心と光軸とが一致しない光学系である偏心光学系を用いた背面投射型表示装置において、
前記透過型スクリーンが２枚の板状部品で構成されており、
前記２枚の板状部品のうち、光源側の板状部品は、光源側の面にフレネルレンズを有するとともに、観測者側の面に垂直方向レンチキュラーレンズ，水平方向レンチキュラーレンズのうちのいずれか一方のレンチキュラーレンズを有しており、
前記２枚の板状部品のうち、観測者側の板状部品は、光源側の面に、垂直方向レンチキュラーレンズ，水平方向レンチキュラーレンズのうち、前記光源側の板状部品が有していないほうのレンチキュラーレンズを有しており、
前記光源側の板状部品は、光源側の面の前記フレネルレンズと観測者側の面の前記レンチキュラーレンズとの間の、前記フレネルレンズ寄りの位置に拡散層を有しており、
前記拡散層を通過する散乱光の配光特性がピークゲインの２分の１になる散乱角度θと、前記フレネルレンズのピッチｆｐと、前記拡散層と観測者側の面の前記レンチキュラーレンズとの間の光路長Ｌとが、
θ≧ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）
の関係にあることを特徴とする背面投射型表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の背面投射型表示装置において、
前記透過型スクリーンは、前記角度θと、前記ピッチｆｐと、前記光路長Ｌとが、
ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）≦θ≦ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）＋０．２
の関係にあることを特徴とする背面投射型表示装置。
【請求項９】
請求項７に記載の背面投射型表示装置において、
前記透過型スクリーンの前記観測者側の板状部品は、観測者側の面に、アンチグレア層か、アンチリフレクション層か、アンチグレア層の機能とアンチリフレクション層の機能とを併有する層かのいずれかを有することを特徴とする背面投射型表示装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の背面投射型表示装置において、
前記透過型スクリーンの前記観測者側の板状部品は、光源側の面の前記レンチキュラーレンズよりも観測者側の位置に拡散層を有することを特徴とする背面投射型表示装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の背面投射型表示装置において、
前記透過型スクリーンの前記光源側の板状部品は、基板としてガラス板が用いられていることを特徴とする背面投射型表示装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の背面投射型表示装置において、
前記透過型スクリーンの前記光源側の板状部品，前記観測者側の板状部品は、基板としてそれぞれガラス板が用いられており、
前記透過型スクリーンは、前記光源側の板状部品と前記観測者側の板状部品とを隔てるスペーサーを有する
ことを特徴とする背面投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面投射型表示装置用の透過型スクリーン及び背面投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面の画像表示装置の一種として、背面投射型表示装置（リアプロジェクションディスプレイ）が普及している。背面投射型表示装置は、周知の通り、ＣＲＴ，ＬＣＤ素子またはＤＬＰ（Digital Light Processing）素子等の映像光源から出射した映像光を拡大して透過型スクリーンに背面から投射し、透過型スクリーンの正面側から画像を見るようにしたものである。
【０００３】
近年、背面投射型表示装置に対してはますます薄型化の要求が高くなっている。そのため、背面投射型表示装置には、画面中心（透過型スクリーンのスクリーン面の中心）と光軸とが一致しない光学系である偏心光学系を用いたものが考えられる。
【０００４】
透過型スクリーンは、一般に、フレネルレンズとレンチキュラーレンズとを有している。フレネルレンズは、微小なプリズムを同心円パターンに配列したレンズであり、ミラーから放射状に入射する映像光を平行光化する機能を持っている。フレネルレンズには、屈折を利用するタイプと、一部反射を利用するタイプとがあるが、偏心光学系を有する背面投射型表示装置では、一部反射を利用するタイプのものを用いるのが一般的である。
【０００５】
レンチキュラーレンズは、入射光を偏向させることによって視野角を広げる機能を持っている。レンチキュラーレンズとしては、一般に、水平方向の視野角を広げる水平方向レンチキュラーレンズ（シリンドリカル形状のレンズを、レンズの長手方向を画面の縦方向に向けて複数配列したもの）が用いられている。しかし、垂直方向の視野角も広げるという要求から、水平方向レンチキュラーレンズに加えて、垂直方向レンチキュラーレンズ（シリンドリカル形状のレンズを、レンズの長手方向を画面の横方向に向けて複数配列したもの）を用いる場合もある。
【０００６】
ところが、フレネルレンズと水平方向及び垂直方向のレンチキュラーレンズとを有する透過型スクリーンでは、フレネルレンズの同心円パターンと、水平方向及び垂直方向のレンチキュラーレンズによって形成される格子パターンとが干渉して、モアレが発生することがある。
【０００７】
従来、背面投射型表示装置用の透過型スクリーンにおいてモアレの発生を抑制するための技術としては、例えば、透明基材上に透明微小球体配置層を形成した平面型レンズを、透過型スクリーンに設けるという技術が提案されていた（特許文献１参照）。しかし、この技術は、レンチキュラーレンズを設ける代わりにこうした平面型レンズを設けるようにしたものであり、フレネルレンズとレンチキュラーレンズとを設けた透過型スクリーンにおけるモアレの発生を抑制するものではない。
【０００８】
また、従来、フレネルレンズと水平方向及び垂直方向のレンチキュラーレンズとを有する透過型スクリーンは、次のような３枚の板状部品を重ねることによって構成されていた。
・基板及びフレネルレンズを有する板状部品
・基板及び水平方向レンチキュラーレンズを有する板状部品
・基板及び垂直方向レンチキュラーレンズを有する板状部品
【０００９】
しかし、このように透過型スクリーンを３枚の板状部品で構成することは、部品点数の増加に伴うコスト高や、生産時のタクトタイムの増加を招いてしまう。さらに、３枚の板状部品を重ねると、界面が増加し、多数の界面で光が反射することになるので、輝度が低下したり、迷光が増加することによりゴーストが発生して画質を劣化させるという問題がある。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−４８４０４号公報（段落番号００２１，０１４７，０１６０、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の点に鑑み、偏心光学系を用いた背面投射型表示装置に、フレネルレンズと水平方向及び垂直方向のレンチキュラーレンズとを有する透過型スクリーンを設ける場合に、モアレの発生を抑制し、しかも、低コスト化，タクトタイムの短縮，輝度の向上，迷光の減少を実現することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題を解決するために、本発明に係る透過型スクリーンは、２枚の板状部品で構成されており、この２枚の板状部品のうち、光源側の板状部品は、光源側の面にフレネルレンズを有するとともに、観測者側の面に垂直方向レンチキュラーレンズ，水平方向レンチキュラーレンズのうちのいずれか一方のレンチキュラーレンズを有しており、この２枚の板状部品のうち、観測者側の板状部品は、光源側の面に、垂直方向レンチキュラーレンズ，水平方向レンチキュラーレンズのうち、この光源側の板状部品が有していないほうのレンチキュラーレンズを有しており、この光源側の板状部品は、光源側の面のこのフレネルレンズと観測者側の面のこのレンチキュラーレンズとの間の、このフレネルレンズ寄りの位置に拡散層を有しており、この拡散層を通過する散乱光のゲインがピークゲインの２分の１になる散乱角度θと、このフレネルレンズのピッチｆｐと、この拡散層と観測者側の面のこのレンチキュラーレンズとの間の光路長Ｌとが、θ≧ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）の関係にあることを特徴とする。
【００１３】
この透過型スクリーンは、光源側，観測者側の２枚の板状部品で構成されている。光源側の板状部品は、光源側の面にフレネルレンズが設けられている。偏心光学系を用いた背面投射型表示装置では、映像光源から透過型スクリーンに入射する映像光の傾き方向が画面上端と画面下端とで同じ向きなので、反射面を有するフレネルレンズが光源側の面に配置されている。
【００１４】
この光源側の板状部品の面のうち、観測者側の面には、垂直方向レンチキュラーレンズ，水平方向レンチキュラーレンズのうちの一方が設けられている。また、観測者側の板状部品の光源側の面には、垂直方向レンチキュラーレンズ，水平方向レンチキュラーレンズのうちの残りの一方が設けられている。
【００１５】
光源側の板状部品は、フレネルレンズとレンチキュラーレンズとの間に、フレネルレンズ寄りの位置に（すなわちレンチキュラーレンズとの間に距離をあけて）拡散層を有している。フレネルレンズで平行光化された映像光は、このようにレンチキュラーレンズとの間に距離をあけた拡散層で拡散されることにより、フレネルレンズの同心円パターンを暈した状態で、２つのレンチキュラーレンズ（垂直方向レンチキュラーレンズ及び水平方向レンチキュラーレンズ）に順次入射する。
【００１６】
さらに、この拡散層を通過する散乱光のゲインがピークゲインの２分の１になる散乱角度θと、このフレネルレンズのピッチｆｐと、この拡散層と光源側の板状部品の観測者側の面のレンチキュラーレンズとの間の光路長Ｌとは、θ≧ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）の関係にある。したがって、フレネルレンズの各プリズムを通過した映像光は、この拡散層により、それぞれフレネルレンズの１ピッチ分以上の範囲に亘って十分な光強度（ピークゲインの２分の１以上の光強度）で拡散される。
【００１７】
その結果、フレネルレンズの各プリズムを通過した映像光は、互いに重なり合い、明暗のコントラストを落とした状態で２つのレンチキュラーレンズ（垂直方向レンチキュラーレンズ及び水平方向レンチキュラーレンズ）に順次入射する。
【００１８】
このように、垂直方向レンチキュラーレンズ及び水平方向レンチキュラーレンズには、フレネルレンズの同心円パターンを暈し、且つ明暗のコントラストを落とした映像光が入射する。これにより、フレネルレンズの同心円パターンと、垂直方向レンチキュラーレンズ及び水平方向レンチキュラーレンズの格子パターンとの干渉性が落ちるので、これらのパターンの干渉を原因とするモアレの発生が抑制される。
【００１９】
フレネルレンズと水平方向及び垂直方向のレンチキュラーレンズとを有する透過型スクリーンは、光源側，観測者側の２枚の板状部品で構成されるので、従来のように３枚の板状部品で構成する場合と比較して、部品点数の減少による低コスト化，タクトタイムの短縮や、界面の減少による輝度の向上，迷光の減少を実現することができる。
【００２０】
次に、本発明に係る背面投射型表示装置は、映像光源から出射した映像光を、透過型スクリーンに背面から投射する光学系として、この透過型スクリーンのスクリーン面の中心と光軸とが一致しない光学系である偏心光学系を用いた背面投射型表示装置において、この透過型スクリーンが２枚の板状部品で構成されており、この２枚の板状部品のうち、光源側の板状部品は、光源側の面にフレネルレンズを有するとともに、観測者側の面に垂直方向レンチキュラーレンズ，水平方向レンチキュラーレンズのうちのいずれか一方のレンチキュラーレンズを有しており、この２枚の板状部品のうち、観測者側の板状部品は、光源側の面に、垂直方向レンチキュラーレンズ，水平方向レンチキュラーレンズのうち、この光源側の板状部品が有していないほうのレンチキュラーレンズを有しており、この光源側の板状部品は、光源側の面のこのフレネルレンズと観測者側の面のこのレンチキュラーレンズとの間の、このフレネルレンズ寄りの位置に拡散層を有しており、この拡散層を通過する散乱光のゲインがピークゲインの２分の１になる散乱角度θと、このフレネルレンズのピッチｆｐと、この拡散層と観測者側の面のレンチキュラーレンズとの間の光路長Ｌとが、θ≧ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）の関係にあることを特徴とする。
【００２１】
この背面投射型表示装置は、偏心光学系を用いた背面投射型表示装置に、前述の本発明に係る透過型スクリーンを設けたものであり、モアレの発生を抑制し、しかも、低コスト化，タクトタイムの短縮，輝度の向上，迷光の低減を実現できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、偏心光学系を用いた背面投射型表示装置に、フレネルレンズと水平方向及び垂直方向のレンチキュラーレンズとを有する透過型スクリーンを設ける場合に、モアレの発生を抑制し、しかも、低コスト化，タクトタイムの短縮，輝度の向上，迷光の低減を実現することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を図面を用いて具体的に説明する。図１は、本発明を適用した背面投射型表示装置の光学系の概要を示す図である。映像光源１は、例えばＣＲＴ，ＬＣＤ素子またはＤＬＰ（Digital Light Processing）素子から成っており、図示しない映像信号処理系からの映像データに応じて駆動されて、映像光を出射する。
【００２４】
映像光源１から出射された映像光は、複数のレンズを組み合わせた投影レンズ２で拡大されて投影ミラー３に入射する。そして、投影ミラー３で反射・拡大されて透過型スクリーン４に背面から投射され、透過型スクリーン４から観測者に出射される。
【００２５】
この光学系は、画面中心（透過型スクリーン４のスクリーン面の中心）ｓｃと光軸ａｘとが一致しない偏心光学系である。したがって、透過型スクリーン４に入射する映像光の傾き方向は、画面上端（入射角α）と画面下端（入射角β）とで同じ向きになっている。
【００２６】
図２は、この透過型スクリーン４の断面構造を示す図である。透過型スクリーン４は、光源側（図の右側）の部品５と、観測者側（図の左側）の部品７という、２枚の板状部品で構成されている。なお、スペーサー６については、後で図１０等を用いて説明する。
【００２７】
光源側の部品５は、光源側の面からみて、フレネルレンズ５−１，拡散層５−２，基板５−３，垂直方向レンチキュラーレンズ５−４を順に有しており、垂直方向レンチキュラーレンズ５−４が観測者側の面に位置している。観測者側の部品７は、光源側の面からみて、水平方向レンチキュラーレンズ７−１，ブラックストライプ（ＢＳ）７−２，拡散層７−３，基板７−４，表面処理層７−５を順に有しており、表面処理層７−５が観測者側の面に位置している。
【００２８】
フレネルレンズ５−１は、微小なプリズムを同心円パターンに配列したレンズであり、図１の投影ミラー３から放射状に入射する映像光を平行光化する機能を持っている。フレネルレンズには、屈折を利用するタイプと、全反射を利用するタイプとがある。ここでは、偏心光学系を用いているのでフレネルレンズに入射する光線角度が大きく、且つ、光源側にフレネルレンズを配置することから、屈折型を利用するタイプのフレネルレンズだと、レンズ面に当たらなかった抜け光による迷光が発生するため、これを回避するためにも、反射を利用するタイプのものをフレネルレンズ５−１として用いている。
【００２９】
拡散層５−２は、部品５内を通過する映像光に視野角特性を持たせることにより、モアレの発生を抑制する役割や迷光を散乱させ減少させる役割を果たす。
【００３０】
まず、拡散層５−２による迷光の減少について説明する（拡散層５−２によるモアレの発生の抑制については、後で図８及び図９を用いて説明する）。
【００３１】
フレネルレンズ５−１への映像光の入射時やフレネルレンズ５−１からの映像光の出射時には一部の映像光が反射されてしまい、この反射光は迷光になり得る。
【００３２】
図３は、フレネルレンズ５−１への映像光の入射時に迷光が発生する様子を示す図である。フレネルレンズ５−１に入射した映像光Ｌ１のうちの一部のＬ２が、フレネルレンズ５−１を構成するプリズム５２の屈折面５２ａで反射されている。そして、この反射光Ｌ３が、プリズム５２の屈折面５２ａで反射された後、隣のプリズム５２に入射してその反射面５２ｂ及び屈折面５２ａで屈折されることによって迷光になり、その後、さらに隣のプリズム５２で入射してその屈折面５２ａで反射されて、出射面（図示略）から出射される。
【００３３】
図４は、フレネルレンズ５−１からの映像光の出射時に迷光が発生する様子を示す図である。フレネルレンズ５−１に入射した映像光Ｌ１のうち、プリズム５２の屈折面５２ａ，反射面５２ｂでそれぞれ屈折，反射された映像光は出射面５０ａに達するが、この出射面５０ａに達した映像光のうちの一部の光Ｌ４が、出射面５０ａで反射されて元のプリズム５２に戻っている。そして、この戻り光Ｌ４が、反射面５２ｂ，屈折面５２ａで反射，屈折され、隣のプリズム５２に入射してその反射面５２ｂ及び屈折面５２ａで屈折されることによって迷光になり、その後、さらに隣のプリズム５２に入射してその屈折面５２ａで反射されて、出射面５０ａから出射されている。
【００３４】
拡散層５−２は、このようにしてフレネルレンズ５−１で発生した迷光を拡散させることにより、部品５内部を通過する迷光を減少させる役割を果たす。
【００３５】
なお、図２では、フレネルレンズ５−１のプリズムを三角形状に描いているが、フレネルレンズ５−１自体での迷光の発生を減少させるためには、フレネルレンズ５−１のプリズムを多角形状にすることが望ましい。図５は、こうした多角形状のプリズムの一例を示す図である。
【００３６】
この例では、フレネルレンズ５−１の各プリズム２０は、入射光を屈折させる屈折面２０ａと、屈折面２０ａからの屈折光を観測者側に反射する反射面２０ｂと、反射面２０ｂからの反射光を透過させる第三面２０ｃ（部品５の板面に平行な面）と、反射面２０ｂと第三面２０ｃとの間に位置する第四面２０ｄとを有している。すなわち、各プリズム２０は、断面が、３角形状ではなく４角形状になっている。
【００３７】
部品５の板面の垂線Ｓ１に対する各プリズム２０の屈折面２０ａの垂線Ｓ２の角度（これは、部品５の板面に対する屈折面２０ａの角度に等しい）θ１は、図１の投影ミラー３から透過型スクリーン４への映像光の最小入射角（図１の入射角β）よりも小さくなっている。
【００３８】
部品５の板面に対する各プリズム２０の反射面２０ｂの角度θ４は、フレネルレンズ５−１の全ての部位で、垂線Ｓ１に対する屈折面２０ａからの屈折光の角度θ５の２分の１よりも小さくなっている。
【００３９】
図６は、こうしたプリズム２０を用いたフレネルレンズ５−１において、映像光の入射時に迷光の発生が抑制される様子を示す図である。図１の投影ミラー３からフレネルレンズ５−１に入射した映像光Ｌ１のうちの一部の光Ｌ２が、プリズム２０の屈折面２０ａで反射されている。
【００４０】
しかし、前述の屈折面２０ａの角度θ１と投影ミラー３からの映像光の最小入射角βとの関係から、この屈折面２０ａでの反射光Ｌ２の角度（垂線Ｓ１に対する角度）は、フレネルレンズ５−１の全ての部位で、最小入射角βよりも小さくなる。換言すれば、屈折面２０ａでの反射光Ｌ２の進行方向が、入射光Ｌ１よりも、隣のプリズム２０から遠ざかる方向になる。
【００４１】
これにより、この反射光Ｌ２が図３の場合のように隣のプリズム２０に入射するようなことがなくなるので、フレネルレンズ５−１への入射時に反射された映像光が迷光になることを抑制できる。
【００４２】
図７は、図５のプリズム２０を用いたフレネルレンズ５−１において、映像光の出射時に迷光の発生が抑制される様子を示す図である。フレネルレンズ５−１に入射した映像光Ｌ１のうち、プリズム２０の屈折面２０ａ，反射面２０ｂでそれぞれ屈折，反射された映像光は部品５の観測者側の面に向かうが、この観測者側の面に向かった映像光のうちの一部の光Ｌ４は、途中で反射されて元のプリズム２０に戻る。
【００４３】
しかし、前述の反射面２０ｂの角度θ４と屈折光の角度θ５との関係から、この元のプリズム２０への戻り光Ｌ４は、フレネルレンズ５−１の全ての部位で、反射面２０ａの元の反射位置よりもプリズム２０の先端寄りの位置に戻るようになる。したがって、この戻り光Ｌ４は、反射面２０ａで屈折された後、フレネルレンズ５−１への入射時よりも隣のプリズム２０から離れた場所を進むようになる。
【００４４】
これにより、この戻り光Ｌ４が図４の場合のように隣のプリズム２０に入射するようなことがなくなるので、フレネルレンズ５−１からの出射時に反射された光が迷光になることも抑制できる。
【００４５】
図２の基板５−３としては、ガラス板を用いている。その理由は、次の通りである。部品５にはフレネルレンズ５−１が設けられているので、基板５−３の撓みがそのまま映像の歪になる。そのため、基板５−３には平面性，耐環境性が求められる。一般的な樹脂では柔らかいため撓みやすく、セットに組み込んだ状態で平面を維持するのは難しい。また、材質の異なる複数の層が積層された状態では、温度や湿度が変化したときに反りが発生してしまう問題がある。そこで、基板５−３としてガラス板を用いることにより、平面性，耐環境性の問題を解決した。
【００４６】
垂直方向レンチキュラーレンズ５−４は、シリンドリカル形状のレンズを、レンズの長手方向を画面の横方向（図面に垂直な方向）に向けて複数配列したものであり、入射光を垂直方向に偏向させることによって垂直方向の視野角を広げる機能を持っている。
【００４７】
水平方向レンチキュラーレンズ７−１は、シリンドリカル形状のレンズを、レンズの長手方向を画面の縦方向（図の上下方向）に向けて複数配列したものであり、入射光を水平方向に偏向させることによって水平方向の視野角を広げる機能を持っている。
【００４８】
ブラックストライプ７−２は、水平方向レンチキュラーレンズ７−１の焦点面のうち、水平方向レンチキュラーレンズ７−１によって偏向された映像光が通過しない領域に、縦縞状の遮光部材を配置したものであり、外光や部品７内部の迷光を遮断する役割を果たす。
【００４９】
拡散層７−３は、水平方向レンチキュラーレンズ７−１の視野角拡大機能を補助する役割を果たす。
【００５０】
基板７−４としては、ガラス板を用いている。部品７には水平方向レンチキュラーレンズ７−１及び拡散層７−３が設けられており、基板７−４の撓みがそのまま映像の歪，暈けに繋がる。したがって、基板７−４には基板５−３と同様に平面性，耐環境性が求められるので、ガラス板を用いた。
【００５１】
表面処理層７−５は、直接観測者側に面するので、耐摩耗性，耐ひっかき性，防汚性，帯電防止性，反射防止性が要求される。特に反射防止性については、外光による反射光が強いと映像の黒が浮いてしまいコントラストが低下してしまうため、反射光の低減は重要なポイントとなる。また、表面処理層７−５には、基板７−４であるガラス板が破損した場合にガラスの飛散を防ぐ性能も要求される。そこで、表面処理層７−５としては、ＡＧ（Anti-Glare＝アンチグレア）層か、クリアＡＲ（Anti-Reflection＝アンチリフレクション）コートか、もしくは、ＡＧ−ＡＲ層（ＡＧ層にさらにＡＲコートを施した層）としての機能を有するフィルムを有する。
【００５２】
以上のように、この透過型スクリーン４はフレネルレンズ５−１と水平方向及び垂直方向のレンチキュラーレンズ（垂直方向レンチキュラーレンズ５−４及び水平方向レンチキュラーレンズ７−１）とを有するので、そのままでは、フレネルレンズ５−１の同心円パターンと、垂直方向レンチキュラーレンズ５−４及び水平方向レンチキュラーレンズ７−１によって形成される格子パターンとが干渉して、モアレが発生することがある。
【００５３】
このモアレは、レンチキュラーレンズの格子パターンのピッチの大きさや比率を調整することにより抑制できるとされているが、製造上の制限から、このピッチの大きさや比率を最良の値に調整できないことがある。前述のように、拡散層５−２は、このモアレの発生を抑制する役割を果たす。次に、拡散層５−２によるモアレの抑制について説明する。
【００５４】
フレネルレンズ５−１と垂直方向レンチキュラーレンズ５−４との間に拡散層５−２を設けているので、フレネルレンズ５−１で平行光化された映像光は、拡散層５−２で拡散されることにより、フレネルレンズの同心円パターンを暈した状態で、垂直方向レンチキュラーレンズ５−４，水平方向レンチキュラーレンズ７−１に順次入射する。
【００５５】
また、拡散層５−２の位置も、単にフレネルレンズ５−１と垂直方向レンチキュラーレンズ５−４との間に拡散層５−２を設けるのではなく、基板５−３に対して光源側に拡散層５−２を配置しているので、拡散層５−２はフレネルレンズ５−１寄りに（すなわちレンチキュラーレンズ５−４との間に距離をあけて）位置している。したがって、フレネルレンズ５−１で平行光化された映像光は、フレネルレンズの同心円パターンをより一層暈した状態で、垂直方向レンチキュラーレンズ５−４，水平方向レンチキュラーレンズ７−１に順次入射する。
【００５６】
さらに、拡散層５−２としては、次の式（１）のような視野角特性を有するものを用いている。
θ≧ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）…式（１）
ただし、θは、拡散層５−２を通過する散乱光のゲインがピークゲインの２分の１になる散乱角度（「視野角特性における１／２角」と呼ぶ）である。ｆｐは、フレネルレンズ５−１のピッチである。Ｌは、拡散層５−２と垂直方向レンチキュラーレンズ５−４との間の光路長である。
【００５７】
図８は、このピッチｆｐ，光路長Ｌと角度ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）との関係を示す図である（ここでは、フレネルレンズ５−１のプリズムを、図５に示したように多角形状にしている）。角度ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）は、フレネルレンズ５−１の各プリズムを通過した映像光が、それぞれフレネルレンズ５−１のピッチｆｐ分の範囲をカバーする角度である。
【００５８】
したがって、上記式（１）は、「フレネルレンズ５−１の各プリズムを通過した映像光が、拡散層５−２により、それぞれフレネルレンズ５−１の１ピッチ分以上の範囲に亘って十分な光強度（ピークゲインの２分の１以上の光強度）で拡散される。」ことを表している。
【００５９】
図９は、拡散層５−２のこの視野角特性を、縦軸にゲイン（光強度），横軸に角度をとって例示した図であり、ゲインは最大値を１と正規化している。波型の５本の実線は、フレネルレンズ５−１の隣り合う５個のプリズムｎ−２，ｎ−１，ｎ，ｎ＋１，ｎ＋２についての視野角特性をそれぞれ表している。この例では、視野角特性における１／２角（ゲインが０．５になる拡散角）は、図８の角度ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）よりも大きくなっており、角度ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）でのゲインは７０％近くになっている。
【００６０】
破線は、プリズムｎ−２，ｎ−１，ｎ，ｎ＋１，ｎ＋２についての視野角特性を重ね合わせ正規化したものであるが、谷間の部分のゲインも高く、位置による輝度の濃淡が少ない。すなわち、上記式（１）のような視野角特性を有する拡散層５−２を用いることにより、フレネルレンズ５−１の隣り合うプリズムから出射された光線が重なり合って、明暗のコントラストが落ちている。
【００６１】
したがって、フレネルレンズ５−１の各プリズムを通過した映像光は、拡散層５−２で拡散されることにより、明暗のコントラストを落とした状態で、垂直方向レンチキュラーレンズ５−４，水平方向レンチキュラーレンズ７−１に順次入射する。
【００６２】
このように、垂直方向レンチキュラーレンズ５−４及び水平方向レンチキュラーレンズ７−１には、フレネルレンズ５−１の同心円パターンを暈した、すなわち、同心円状の明暗コントラストが軽減した映像光が入射する。これにより、フレネルレンズ５−１の同心円パターンと、垂直方向レンチキュラーレンズ５−４及び水平方向レンチキュラーレンズ７−１の格子パターンとの干渉性が落ちるので、これらのパターンの干渉を原因とするモアレの発生が抑制される。
【００６３】
なお、モアレの発生の抑制の見地だけからは、視野角特性における１／２角θは、大きければ大きいほど望ましい。しかし、投影する映像の鮮鋭度を良好に保つ（画像ボケを抑制する）という見地からは、この１／２角θをあまり大きくすることは望ましくない。
【００６４】
下記の表は、図８の角度ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）が１．４°である場合を例にとり、拡散層５−２としてヘイズ（haze：光を拡散する度合い）及び１／２角θの異なる５通りのサンプルを用いた場合のモアレの様子と映像鮮鋭度とを測定した結果を示す。「モアレの様子」欄の印○，△，×は、それぞれモアレの発生が無い状態，やや有る状態，有る状態を表している。「映像鮮鋭度」欄の印○，×は、それぞれ画像がシャープである状態，画像がボケている状態を表している。
【表１】
2007114401.tif 000003
【００６５】
この測定結果からは、角度ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）が１．４°である場合に１／２角θが１．６°になると画像ボケが発生することがわかった。したがって、拡散層５−２の視野角特性における１／２角θを、次の式（２）の範囲内の値にすることにより、映像鮮鋭度を良好に保ちつつ、モアレの発生を抑制することができる。
ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）≦θ≦ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）＋０．２…式（２）
【００６６】
また、この透過型スクリーン４では、光源側の部品５の面のうち、光源側の面にフレネルレンズ５−１を設けることによって余った観測者側の面に、垂直方向レンチキュラーレンズ５−４を設けている。したがって、フレネルレンズと水平方向及び垂直方向のレンチキュラーレンズとを有する透過型スクリーンが、光源側，観測者側の２枚の板状部品で構成される。これにより、従来のように３枚の板状部品で構成する場合と比較して、部品点数の減少による低コスト化，タクトタイムの短縮や、界面の減少による輝度の向上，迷光の減少を実現することができる。
【００６７】
この透過型スクリーン４では、垂直方向レンチキュラーレンズ５−４及び水平方向レンチキュラーレンズ７−１によって垂直方向及び水平方向の両方向に偏向した映像光が、ブラックストライプ７−２の隙間を通過して拡散層７−３に入射する。したがって、垂直方向レンチキュラーレンズ５−４，水平方向レンチキュラーレンズ７−１のうちのいずれか一方しか設けていない場合と比較して、光線がより広がっている分まっすぐな方向（部品７の板面に垂直な方向）から拡散層７−３に入射する映像光の光量が減少する。
【００６８】
拡散層７−３はブラックストライプ７−２との間の距離が短いので、ブラックストライプ７−２によって絞られた光束がまっすぐな方向から拡散層７−３に入射すると、その光束が拡散層７−３内の粒子に当たる箇所と当たらない箇所とのばらつきが生じることにより、明るい画像を表示するときに画像のぎらつきが生じてしまう。これに対し、このように垂直方向及び水平方向の両方向に偏向し、より広がった映像光が拡散層７−３に入射することにより、こうした画像のぎらつきを抑制することもできる。
【００６９】
最後に、この透過型スクリーン４の組み立て方法の一例を、図１０を用いて説明する。部品５，７は、基板５−３，７−４としていずれもガラス板という剛性の高い材料を用いている。そのため、部品５の観測者側の面の垂直方向レンチキュラーレンズ５−４と、部品７の光源側の面の水平方向レンチキュラーレンズ７−１とを直接接触させると、これらのレンチキュラーレンズが互いに押し付けられたり擦れたりすることにより、そのレンズ形状が崩れてしまうことがある。
【００７０】
そこで、部品５の観測者側の面の垂直方向レンチキュラーレンズ５−４と、部品７の光源側の面の水平方向レンチキュラーレンズ７−１とを直接接触させないようにするために、図２に示したように、部品５と部品７とを隔てるスペーサー６を設ける。図１０Ａは、このスペーサー６を、部品７の光源側からみた図である。そして、図１０Ｂに示すように、このスペーサー６によって部品５と部品７とを隔てた状態で、部品５と部品７とをクッションテープ８によって互いに固定する。
【００７１】
なお、以上の例では、 透過型スクリーン４を構成する光源側の部品５，観測者側の部品７のうち、部品５の観測者側の面に垂直方向レンチキュラーレンズを設け、部品７の光源側の面に水平方向レンチキュラーレンズを設けている。しかし、逆に、部品５の観測者側の面のほうに水平方向レンチキュラーレンズを設け、部品７の光源側の面のほうに垂直方向レンチキュラーレンズを設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明を適用した背面投射型表示装置の光学系の概要を示す図である。
【図２】図１の透過型スクリーンの断面構造を示す図である。
【図３】図２のフレネルレンズへの映像光の入射時に迷光が発生する様子を示す図
【図４】図２のフレネルレンズからの映像光の出射時に迷光が発生する様子を示す図である。
【図５】図２のフレネルレンズのプリズムを多角形状にした例を示す図である。
【図６】図５のプリズムを用いたフレネルレンズにおいて、映像光の入射時に迷光の発生が抑制される様子を示す図である。
【図７】図５のプリズムを用いたフレネルレンズにおいて、映像光の出射時に迷光の発生が抑制される様子を示す図である。
【図８】図２のフレネルレンズのピッチｆｐと、フレネルレンズ・垂直方向レンチキュラーレンズ間の光路長Ｌと、角度ｔａｎ−１（ｆｐ／２Ｌ）との関係を示す図である。
【図９】図２の光源側の部品の拡散層の視野角特性を例示する図である。
【図１０】図２の透過型スクリーンの組み立て方法を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  映像光源、  ２  投影レンズ、  ３投影ミラー、  ４  透過型スクリーン、  ５  透過型スクリーンの光源側の部品、  ５−１  フレネルレンズ、  ５−２  拡散層、  ５−３  基板、  ５−４  垂直方向レンチキュラーレンズ、  ６  スペーサー、  ７  透過型スクリーンの観測者側の部品、  ７−１  水平方向レンチキュラーレンズ、  ７−２  ブラックストライプ、  ７−３  拡散層、  ７−４  基板、  ７−５  表面処理層、  ８  クッションテープ
【図１】
2007114401.tif 000004
【図２】
2007114401.tif 000005
【図３】
2007114401.tif 000006
【図４】
2007114401.tif 000007
【図５】
2007114401.tif 000008
【図６】
2007114401.tif 000009
【図７】
2007114401.tif 000010
【図８】
2007114401.tif 000011
【図９】
2007114401.tif 000012
【図１０】
2007114401.tif 000013